;工件I加工点P的理想坐标为(x，y，z)时，X轴导轨的偏摆角记为ε χζ，规定绕Z轴逆时针旋转的方向为其正方向；俯仰角记为^xy，规定绕Y轴逆时针旋转的方向为其正方向；由偏摆角引起的阿贝误差记为Spx，由俯仰角引起的阿贝误差记为δ?χ，由δρχ和Sfx共同引起的阿贝误差为δ χ0
[0049]图2为工件I加工点P的理想坐标为(X，y，z)时，Y轴导轨的测量点和工件加工点在X方向上的距离为Ax;测量点和加工点在Z方向上的距离SAz，可由光栅尺测得，其中，测量点位于Y轴导轨光栅尺所在的直线上。
[0050]图3(a)为Y轴导轨5偏摆角ε yz引起的加工点Y方向上阿贝误差δ py，δ py =Axtan ε yzo
[0051]图3(b)为Y轴导轨5俯仰角εγχ引起的加工点Y方向上阿贝误差δ fy，δ fy =Aztan ε yxo
[0052]Y轴导轨5偏摆角和俯仰角共同引起的加工点Y方向上阿贝误差\为δ ρ#Ρ δ fy的矢量和，即 Sy= δ py+ δ fy= A xtan ε yz+Aztan ε yx?
[0053]图4为工件I加工点P的理想坐标为(X，y，z)时，X轴导轨的测量点和工件加工点在Y方向上的距离为By，在Z方向上的距离为Bz，可由光栅尺测得，其中，测量点位于X轴导轨光栅尺所在的直线上。
[0054]图5 (a)为Y轴导轨5偏摆角对X轴导轨3偏摆角的影响，X轴导轨3会随Y轴导轨5偏摆产生附加偏摆角ε yz，即X轴导轨3最终偏摆角ε Xz(x, y)为X轴偏摆角ε卩和Y轴导轨偏摆角ε ^的矢量和，记为ε χζ (χ, y) = ε χζ+ ε yz。
[0055]图5 (b)为Y轴导轨5滚转角对X轴导轨3俯仰角的影响，X轴导轨3会随Y轴导轨5滚转产生附加俯仰角ε yy，即X轴导轨3最终俯仰角ε xy (χ, y)为X轴导轨3俯仰角exy和Y轴导轨5滚转角ε yy的矢量和，记为ε xy (x, y) = ε xy+ε yy。
[0056]图6(a)为X轴导轨3最终偏摆角exz(x，y)引起的加工点X方向上阿贝误差δ ρχ，δ ρχ= B ytan ε χζ (χ, y) = Bytan ( ε χζ+ ε yz)。
[0057]图6(b)为X轴导轨3最终俯仰角exy(x，y)引起的加工点X方向上阿贝误差δ fx，δ fx= B ztan ε xy (χ, y) = Bztan ( ε xy+ ε yy)。
[0058]X轴导轨3最终偏摆角ε xz (x, y)和俯仰角ε xy (x, y)共同引起的加工点X方向上阿贝误差K为S ρΧ?Ρ δ &的矢量和，即δ χ= δ ρχ+ δ fx =Bytan ( ε χζ+ ε yz) +Bztan ( ε xy+ ε yy)。
[0059]Z轴导轨9偏摆角和俯仰角共同引起的阿贝误差原理和Y轴导轨5类似，这里不再叙述。
[0060]综上所述，本发明公开了一种堆栈式工作台的误差补偿控制方法，即Y轴导轨5角度误差引起的加工点Y方向上阿贝误差为Sy= δ py+δ fy= Axtan ε yz+Aztan ε yx，x轴导轨3角度误差和Y轴导轨5角度误差共同引起的加工点X方向上阿贝误差为δχ= δ ρχ+ δ fx=Bytan ( ε χζ+ ε yz) +Bztan ( ε xy+ ε yy)。
[0061]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0062]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种堆栈式工作台的误差补偿控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、分析堆栈式工作台Y轴导轨偏摆角和俯仰角引起的加工点Y方向的阿贝误差并建立阿贝误差模型； 步骤二、分析堆栈式工作台的Y轴导轨角度误差对X轴导轨角度误差相关性和抵偿性的影响； 步骤三、建立X轴导轨角度误差和Y轴导轨角度误差共同作用下的加工点X方向的阿贝误差模型； 步骤四、应用上述模型对堆栈式工作台单向运动二维阿贝误差进行补偿控制。2.如权利要求1所述的堆栈式工作台的误差补偿控制方法，其特征在于: 所述Y轴导轨偏摆角引起的加工点Y方向上阿贝误差Spy的表达式为:δ py=Axtan ε yz(1) 式中Ax——工件加工点的理想坐标为(X，y，z)时，Y轴导轨的测量点和工件加工点在X方向上的距离，可由光栅尺测得，其中，测量点位于Y轴导轨光栅尺所在的直线上； Sz一一工件加工点的理想坐标为(x，y，z)时，Y轴导轨的偏摆角，是在切削环境温度变化引起的热变形误差、切削力引起的力变形误差、双导轨本身的结构误差共同作用下测得，并规定绕Z轴逆时针旋转的方向为其正方向，反之为其负方向； 所述Y轴导轨俯仰角引起的加工点Y方向上阿贝误差Sfy的表达式为:δ fy=Aztan ε yx(2) 式中Az——工件加工点的理想坐标为(X，y，z)时，Y轴导轨的测量点和工件加工点在Z方向上的距离，可由光栅尺测得，其中，测量点位于Y轴导轨光栅尺所在的直线上； Sx一一工件加工点的理想坐标为(x，y，z)时，Y轴导轨的俯仰角，是在切削环境温度变化引起的热变形误差、切削力引起的力变形误差、双导轨本身的结构误差共同作用下测得，并规定绕X轴逆时针旋转的方向为其正方向，反之为其负方向； 所述Y轴导轨偏摆角和俯仰角共同引起的加工点Y方向上阿贝误差\为δ㈣和δ fy的矢量和，其表达式为:δ y= δ py+ δ fy= A xtan ε yz+Aztan ε yx(3)。3.如权利要求1或2所述的堆栈式工作台的误差补偿控制方法，其特征在于: 所述X轴导轨偏摆角exz(x，y)为X轴导轨自身偏摆角εχζ和Y轴导轨偏摆角ε卩的矢量和，其表达式为: ε (X，y) = ε + ε(4) χζχζyz\ 丄/ 式中ε χζ一一工件加工点的理想坐标为(X，1，ζ)时，X轴导轨的偏摆角，是在切削环境温度变化引起的热变形误差、切削力引起的力变形误差、双导轨本身的结构误差共同作用下测得，并规定绕Z轴逆时针旋转的方向为其正方向，反之为其负方向； 所述X轴导轨俯仰角ε xy (χ, y)为X轴导轨自身俯仰角ε χ#Ρ Y轴导轨滚转角ε ?的矢量和，其表达式为: ε (X，y) = ε + ε(5) xyJ /xyyy, 式中ε xy一一工件加工点的理想坐标为(X，y，ζ)时，X轴导轨的俯仰角，是在切削环境温度变化引起的热变形误差、切削力引起的力变形误差、双导轨本身的结构误差共同作用下测得，并规定绕Y轴逆时针旋转的方向为其正方向，反之为其负方向； Sy一一工件加工点的理想坐标为(x，y，z)时，Y轴导轨的滚转角，是在切削环境温度变化引起的热变形误差、切削力引起的力变形误差、双导轨本身的结构误差共同作用下测得，并规定绕Y轴逆时针旋转的方向为其正方向，反之为其负方向。4.如权利要求1至3其中一项所述的堆栈式工作台的误差补偿控制方法，其特征在于: 所述X轴导轨偏摆角引起的加工点X方向上阿贝误差Spx的表达式为:δ ρχ=Bytan ε χζ (χ, y) = Bytan ( ε χζ+ ε yz)(6) 式中By—一工件加工点的理想坐标为(X，y，ζ)时，X轴导轨的测量点和工件加工点在Y方向上的距离，可由光栅尺测得，其中，测量点位于X轴导轨光栅尺所在的直线上； 所述X轴导轨俯仰角引起的加工点X方向上阿贝误差Sfx的表达式为:δ fx =Bztan ε xy (χ, y) = Bztan ( ε xy+ ε yy)(7) 式中Bz——工件加工点的理想坐标为(X，y，ζ)时，X轴导轨的测量点和工件加工点在Z方向上的距离，可由光栅尺测得，其中，测量点位于X轴导轨光栅尺所在的直线上； 所述X轴导轨偏摆角和俯仰角共同引起的加工点X方向上阿贝误差\为δ ^和δ fx的矢量和，其表达式为:.5 X= 5 PX+ 5 fx= B ytan ( ε χζ+ ε yz) +Bztan ( ε xy+ ε yy)(8)。
【专利摘要】本发明公开了一种堆栈式工作台的误差补偿控制方法，应用于机床误差补偿技术领域，包括分析堆栈式工作台Y轴导轨偏摆角和俯仰角引起的加工点Y方向的阿贝误差并建立阿贝误差模型；分析堆栈式工作台的Y轴导轨角度误差对X轴导轨角度误差相关性和抵偿性的影响；建立X轴导轨角度误差和Y轴导轨角度误差共同作用下的加工点X方向的阿贝误差模型；应用上述模型对堆栈式工作台单向运动二维阿贝误差进行补偿控制。此种建模精度更高，更符合工作台的实际工作状态，为下一步的误差测量和误差补偿工作提供基础，从而有效提高机床的加工精度。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN104965958
【申请号】CN201510426889
【发明人】杨洪涛, 喻曹丰, 费业泰, 吴天凤, 查小娜
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月17日